具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机制造技术

本发明专利技术提供了一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，包括直线电机外壳、燃烧室、自由活塞、扫气泵以及电涡流传感器；所述自由活塞设置在所述燃烧室和所述扫气泵之间且设置在所述直线电机外壳内，能够在燃烧室与扫气泵之间左右往复运动；所述自由活塞的轴上设置有等周期等间距排列的多个凹槽；所述直线电机外壳内壁面上设置有电涡流传感器，所述电涡流传感器，用于探测所述凹槽移动变化产生的电信号，以实现所述自由活塞的位移检测。本发明专利技术采用电涡流传感器进行自由活塞的位移测量，能够大大降低成本。大大降低成本。大大降低成本。

【技术实现步骤摘要】
具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机


[0001]本专利技术涉及位移传感器
，具体地，涉及一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机。

技术介绍

[0002]自由活塞内燃直线发电机相比于传统的旋转式内燃机缺少了曲柄连杆机构，燃料燃烧产生的高温高压气体推动自由活塞做高频往复运动时，自由活塞的轨迹变得难以确定，而自由活塞内燃直线发电机的喷油点火以及电控系统都是建立在自由活塞轨迹的基础上的，因此实现高精度的自由活塞位移检测尤为重要。
[0003]目前应用于高精度位移检测装置的传感器主要有激光传感器、光栅传感器和电涡流传感器等。激光传感器是利用激光技术进行位移测量的传感器，能够精确非接触测量被测物体的位移变化，精度能够达到亚微米级别。光栅传感器是采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器，由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能够提高测量精度，精度能达到微米级别。但激光传感器和光栅传感器价格高昂，不适用于自由活塞内燃直线发电机的位移检测。
[0004]电涡流传感器以电磁感应为基础，通过给传感器中的探测线圈施加高频交流电，线圈产生变化的交变磁场，会对附近的金属导体中激发感应电流，感应电流的交变磁场与线圈的交变磁场产生叠加效果，当线圈与导体间的距离发生变化时，线圈中的电感与电阻会发生变化，当线圈的性质确定时，可以通过线圈阻抗的变化计算得到导体的位移变化，达到测量位移的目的。
[0005]电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨率地测量被测金属导体探头表面的距离，其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于对大型机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，分析设备的工作状况。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于电涡流传感器的位移检测装置，解决当前自由活塞内燃直线发电机位移检测装置采用高昂的传感器设备来保证精度的问题，在保证精度的同时大大降低了成本。
[0007]根据本专利技术提供的1、一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于，包括直线电机外壳、燃烧室、自由活塞、扫气泵以及电涡流传感器；
[0008]所述自由活塞设置在所述燃烧室和所述扫气泵之间且设置在所述直线电机外壳内，能够在燃烧室与扫气泵之间左右往复运动；
[0009]所述自由活塞的轴上设置有等周期等间距排列的多个凹槽；
[0010]所述直线电机外壳内壁面上设置有电涡流传感器，所述电涡流传感器，用于探测所述凹槽移动变化产生的电信号，以实现所述自由活塞的位移检测。
[0011]优选地，所述自由活塞的轴上刻有多排固定间距的凹槽；
[0012]每排凹槽之间具有预设置的位移差。
[0013]优选地，所述电涡流传感器的数量为多个；每一电涡流传感器对应一排凹槽，用于探测该排所述凹槽移动变化产生的电信号。
[0014]优选地，四个电涡流传感器在垂直于所述发电机轴线的同一平面上，依次相隔90
°
安装。
[0015]优选地，所述电涡流传感器的探头垂直对准自由活塞的轴，且每一个所述电涡流传感器到轴的距离相等。
[0016]优选地，所述位移差为四分之一个周期，所述周期为相邻凹槽之间的距离以及一凹槽在轴向的长度。
[0017]优选地，所述凹槽的宽度大于所述电涡流传感器的探头直径。
[0018]优选地，所述凹槽的宽度设置为2.4mm；每一周期的长度为4.8mm。
[0019]优选地，还包括线性编码器；
[0020]所述线性编码器电连接所述电涡流传感器；所述电涡流传感器，用于将电涡流传感器探测到的信号转换为电信号，输出低电平或高电平。
[0021]优选地，根据自由活塞的速度和加速度对活塞的位置值插值进一步确定所述自由活塞的位移。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0023]1、本专利技术采用电涡流传感器进行自由活塞的位移测量，能够大大降低成本；
[0024]2、本专利技术中采用互相对置的四个电涡流传感器，通过凹槽之间的位置差，将传感器得到的四个唯一信号结合起来，可以将测量精度提高四倍；
[0025]3、本专利技术根据自由活塞的速度和加速度对活塞的位置值插值进一步提高测量精度。
附图说明
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0027]图1为本专利技术实施例中自由活塞内燃直线发电机的整体示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例中位移检测装置的整体示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例中编码器输出电信号图。
[0030]图中：1
‑
止回阀；2
‑
压力计；3
‑
安全阀；4
‑
缓冲罐；5
‑
扫气泵；6
‑
线圈绕组；7
‑
直线电机外壳；8
‑
螺旋弹簧；9
‑
排气口；10
‑
喷油口；11
‑
燃烧室；12
‑
火花塞；13
‑
进气口；14
‑
自由活塞；15
‑
永磁体；16
‑
线性编码器；17
‑
电涡流传感器；18
‑
凹槽。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0032]图1为本专利技术实施例中自由活塞内燃直线发电机的整体示意图，如图1所示，本专利技术提供的具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，包括直线电机外壳7、燃烧室11、自由活塞14、扫气泵5以及电涡流传感器17；
[0033]所述自由活塞14设置在所述燃烧室11和所述扫气泵5之间且设置在所述直线电机外壳7内，能够在燃烧室11与扫气泵5之间左右往复运动；
[0034]所述自由活塞14的轴上设置有等周期等间距排列的多个凹槽18；
[0035]所述直线电机外壳7内壁面上设置有电涡流传感器17，所述电涡流传感器17，用于探测所述凹槽18移动变化产生的电信号，以实现所述自由活塞14的位移检测。
[0036]在本专利技术实施例中，所述自由活塞14的轴上刻有多排固定间距的凹槽18；每排凹槽18之间具有预设置的位移差。
[0037]所述电涡流传感器17的数量为多个；每一电涡流传感器17对应一排凹槽18，用于探测该排所述凹槽18移动变化产生的电信号。
[0038]图2为本专利技术实施例中位移检测装置的整体示意图，如图2所示，四个电涡流传感器1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于，包括直线电机外壳、燃烧室、自由活塞、扫气泵以及电涡流传感器；所述自由活塞设置在所述燃烧室和所述扫气泵之间且设置在所述直线电机外壳内，能够在燃烧室与扫气泵之间左右往复运动；所述自由活塞的轴上设置有等周期等间距排列的多个凹槽；所述直线电机外壳内壁面上设置有电涡流传感器，所述电涡流传感器，用于探测所述凹槽移动变化产生的电信号，以实现所述自由活塞的位移检测。2.根据权利要求1所述的具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于，所述自由活塞的轴上刻有多排固定间距的凹槽；每排凹槽之间具有预设置的位移差。3.根据权利要求2所述的具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于，所述电涡流传感器的数量为多个；每一电涡流传感器对应一排凹槽，用于探测该排所述凹槽移动变化产生的电信号。4.根据权利要求3所述的具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于，四个电涡流传感器在垂直于所述发电机轴线的同一平面上，依次相隔90
°
安装。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖进，黄震，王金龙，程莹东，鲁述豪，张宇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：